ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Мультисубстратное тестирование (МСТ) - новый методод оценки функционального биоразнообразия микробных сообществ (системы BIOLOG и ЭКОЛОГ) из "Мультисубстратное тестирование природных микробных сообществ" Микробное сообщество почв - ключевой компонент экосистем, обеспечршающий в наземных биогеоценозах возможность круговорота углерода, азота, фосфора и других элементов. Это обстоятельство определяет теоретическое и прикладное значение экологических исследований микробных сообществ почв. Особый интерес микробное сообщество представляет как перспективный объект биомониторинга окружающей среды, поскольку микроорганизмы распространены в самьЕХ разных местообитаниях, а их реакция на изменение обстановки ввиду малых характерных времен отклика может быть весьма быстрой. [c.4] Таким образом, вполне очевидно, что в теоретическом и прикладном отношении исключительный интерес представляет анализ функционального потенциала естественного микробного сообщества с упором на оценку процессов разложения органического вещества, образовавшегося в наземной экосистеме при фотосинтезе. Именно функциональный потенциал микробного сообщества обеспечивает организацию циклов биогенных элементов и, в конечном счете, определяет здоровье почвы , то есть способность поддерживать агрономическую продуктивность, сохранять приемлемое качество воды и воздуха, а также обеспечивать здоровье людей, животных и растений. [c.4] Каким же образом можно решать задачу определения функциональных характеристик почвенного микробного сообщества Прямой и естественный способ решения этой задачи был давно предложен выдающимся русским микробиологом С.Н.Виноградским (Виноградский, 1952). [c.5] Суть его подхода состоит в следующем. Почвенному микробному сообществу следует предложить работу по использованию разнообразных органических веществ, внесенных в почву, а затем оценить реакцию сообщества. Для этого С.Н.Виноградский вносил в нестерильную почву с естественным микробным сообществом глюкозу, маннит, аспарагин, цитрат, сукцинат и другие вещества. С помощью доступного ему метода регистрации (прямая микроскопия) он убедился в эффективности метода. По существу, с данной идеологией связаны, в частности, методы инициации сообщества крахмалом (амилолитическое сообщество по В.С.Гузеву) и аппликационные методы разложения целлюлозы. Анализ информации, полученной после внесения в почву одного субстрата, подтвердил эффективность подхода. Однако, при этом, вне поля зрения исследователей оставалась отмеченная С.Н.Виноградским необходимость анализа реакции микробного сообщества почвы на широкий спектр органических веществ. [c.5] В полной мере такую возможность удалось реализовать в последнее десятилетие на основе современных методов регистрации и компьютерной обработки данных. Настоящая работа посвящена краткому описанию мультисубстратного тестирования (МСТ) почвенных микробных сообществ. [c.5] По существу система ЭКОЛОГ представляет полную реализацию на современном уровне классической идеи С.Н.Виноградского о методе, позволяющем регистрировать реакцию сложного природного микробного сообщества на предлагаемый к использованию широкий спектр разнообразных углеродсодержащих соединений. [c.6] К достоинствам МСТ можно отнести высокую чувствительность при регистрации разнообразных изменений в микробном сообществе, что связано с исключительно богатой комбинаторикой сигналов. Регистрация и обработка данных осуществляются с помощью современных компьютерных технологий, что позволяет эффективно и быстро охарактеризовать структурно-функциональные особенности природных микробных сообществ. [c.6] При росте микроорганизмов в ячейках происходит восстановление неокрашеных солей тетразолия до бордово-окращенного формазана, который накапливается в ячейках в виде гранул. Регистрация окраски (510 нм) осуществляется с помощью многоканального фотометра (ридера). Информация автоматически поступает в базу данных компьютера. В основном варианте МСТ ЭКОЛОГ используют 47 отобранных экологически информативных субстратов, представляющих органические соединения различных классов (табл. 1). Существуют также сокращенные наборы из 11 субстратов для рещения специальных задач. Субстраты, используемые в МСТ, в основном представлены ншкомолекулярными и относительно легко доступными соединениями, роль которых в почвенных процессах пока менее исследована по сравнению со сложными компонентами почвенного органического вещества. [c.7] Концентрация таких веществ - сахаров, аминокислот, органических кислот в почвенном растворе может быть очень низкой ( 50 цМ). Однако это обстоятельство не является основанием для заключения о малой значимости подобных соединений по сравнению, например, с комплексными соединениями гумусовой природы. Скорее наоборот, низкая концентрация в данном случае свидетельствует об очень высокой динамичности пула данных ресурсов (характерные времена - часы), что может быть связано с активностью именно почвенных микроорганизмов. Высокие скорости микробной утилизации позволяют с достаточным основанием предполагать существенный вклад пула легкодоступных ресурсов в поток СО . Таким образом, информация, полученная методом МСТ, имеет непосредственное отношение к ключевой экологической задаче - исследованию цикла углерода и других биогенных элементов. [c.7] Отобрать 20 мл. супернатанта в кювету дозатора (или крышку чашки Петри) и добавить 2 мл раствора ТТБ. Тщательно перемешать полученную суспензию покачиванием кюветы и 2-3 циклами набор-выливание многоканальным дозатором тгатаППМ-8. [c.12] Раскапать в чашку для МСТ содержимое кюветы дозатором ППМ-8 с одноразовыми сменными наконечниками, установленным на розлив 200 мкл. После раскапьшания образца, заполненную чашку накрыть крышкой и инкубировать в термостате при t=+28 . [c.12] Схема проведения анализа в системе ЭКОЛОГ (худ. С. С.Камаева). [c.13] Несмотря на то, что МСТ уже становится одним из основных методов экологии микроорганизмов, необходимо указать и на некоторые проблемы и особенности его применения. Прежде всего, следует упомянуть возможность критики метода на том основании, что у МСТ отсутствует теория. На самом деле, можно сказать, что теория метода связана с аппаратом мощного многомерного математического анализа СПС и парадигмой биоразнообразия. Вместе с тем, предстоит серьезная работа для понимания биологического смысла математических выводов. [c.14] Вернуться к основной статье